Сотрудники Калифорнийского университета в Беркли создали 100-нанометровую золотую структуру, которая при облучении способна вращать микрометровый диск из диоксида кремния, в 4 000 раз превосходящий её по объёму.

Мин Лю (слева), Сян Чжан и Томас Центграф,
третий автор работы (фото Роя Кальтшмидта).

Изготовленные учёными наноструктуры имеют форму свастики. «Вращающий момент создаётся исключительно за счёт их взаимодействия с падающим излучением, частота которого подбирается таким образом, чтобы возбуждать разные плазмонные моды», — поясняет один из авторов работы Сян Чжан (Xiang Zhang).

Скорость и направление вращения задаются длиной волны используемого излучения. Опытные образцы наноструктур двигались против часовой стрелки под действием линейно поляризованного гауссова пучка лазерного излучения на длине волны 810 нм; при увеличении последней до 1 700 нм направление вращения изменялось, а скорость — 0,3 об/с — сохранялась на прежнем уровне. В одном из опытов учёные объединили несколько «двигателей» и показали, что их характеристики соответствующим образом масштабируются. «К примеру, диск из диоксида кремния, снабжённый четырьмя золотыми наноструктурами, приобретал ту же скорость вращения, что и диск с одним «двигателем», при вдвое меньшей мощности лазера», — рассказывает Мин Лю (Ming Liu), коллега г-на Чжана.

По мнению авторов, подобные «двигатели» можно устанавливать в наноэлектромеханических системах и манипуляторах, работающих с ДНК и другими биомолекулами; кроме того, они могут использоваться в качестве преобразователей солнечной энергии. «Для этого достаточно создать набор структур с разными резонансными частотами, соответствующими некоторым длинам волн в спектре солнечного излучения», — комментирует г-н Лю.

Вращение диска с «двигателем»:

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

Текст: Дмитрий Сафин